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相似文献
 共查询到18条相似文献,搜索用时 203 毫秒
1.
刘强  罗振兵  邓雄  杨升科  蒋浩 《物理学报》2017,66(23):234701-234701
为了探究超声速边界层流动稳定性及其转捩控制机理,提出基于合成冷/热射流的边界层速度-温度耦合控制方法,并通过数值模拟研究了Ma=4.5超声速平板边界层不稳定波的传播,采用线性稳定性理论中的时间模式分析了壁面吹吸、射流温度、扰动频率、扰动振幅等对不稳定波控制效果的影响.结果表明:无射流控制时,边界层内同时存在不稳定的第一模态扰动波和第二模态扰动波,且二维波形式的第二模态占主导地位;壁面吹吸作用下,仅出现更加不稳定的第二模态,第一模态被抑制;速度-温度耦合控制下,射流温度对扰动模态的不稳定区域大小及扰动增长率影响显著,射流温度与来流温度不同时,温度的脉动使得流动转捩为湍流的速度加快,边界层速度型更加饱满,抗干扰能力增强,流动稳定性提高;高频的吹吸扰动对流场的控制效果优于低频扰动,扰动频率超过400 Hz时,第二模态扰动波时间增长率降低,扰动分量对边界层速度剖面和温度剖面的修正加快,第二模态更加稳定;扰动振幅减小为主流速度的1%时,仅出现时间增长率较小的第二模态,控制效果较好,进一步减小时,第一模态重新出现,并且波数范围与第二模态先重合后分离,对应的时间增长率先增加后减小.研究结果为边界层转捩控制技术提供了新的思路.  相似文献   

2.
研究翼型绕流的转捩预测方法,对于翼型流动细节的精确模拟和气动力的准确计算以及精细化设计均具有十分重要的意义.采用动模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)代替线性稳定性理论(linear stability theory,LST)与eN方法结合,不需要求解稳定性方程,成为一种数据驱动的翼型边界层转捩预测新方法,称为DMD/eN方法.在原有方法的基础上,改进了DMD网格线生成方法和扰动放大N因子的积分策略,并将RANS求解器与改进的DMD/eN方法进行耦合,实现了翼型定常绕流转捩预测自动化.采用该方法对LSC72613跨声速自然层流翼型以及NLF0416低速自然层流翼型在不同攻角下的绕流进行转捩预测,转捩点计算结果均与实验值和LST/eN方法吻合良好.该方法计算得到的N值增长曲线与LST/eN方法的包络线也较为吻合,进一步验证了积分策略的正确性.改进的DMD/eN方法可作为自然层流翼型设计的新的有力工具.   相似文献   

3.
三维边界层内诱导横流失稳模态的感受性机理   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
陆昌根  朱晓清  沈露予 《物理学报》2017,66(20):204702-204702
边界层感受性问题是层流向湍流转捩的初始阶段,在转捩过程中起关键性作用,尤其是三维边界层流动.因此,研究三维边界层感受性问题对进一步理解层流向湍流转捩机理以及湍流成因具有重要的理论意义.采用数值方法研究自由来流湍流与三维壁面局部粗糙相互作用下三维边界层的感受性问题,确定是否能在三维边界层内寻找一种新的横流失稳模态;确定在何种条件下三维边界层内能诱导出定常、非定常的横流失稳模态;探索自由来流湍流的强度、展向波数和法向波数以及三维壁面局部粗糙的大小和结构类型等因素在自由来流湍流与三维壁面局部粗糙作用下三维边界层内被激发出的感受性过程中有何影响,并确定何种横流失稳模态在三维边界层感受性过程中占据何种地位.对自由来流湍流与三维壁面局部粗糙作用激发三维边界层内感受性问题的深入研究,将有助于完善流动稳定性与湍流理论,为层流向湍流转捩过程的预测与控制提供合理的理论依据.  相似文献   

4.
1970年Wazzan用研究边界层流动稳定性的小扰动线性理论,导出了包含粘性随温度变化关系的修正Orr-Summerfeld方程,并据此计算了水边界层转捩雷诺数Retr随壁面过热度ΔT的变化规律,指出适当的加热可以显著延迟边界层由层流向湍流转捩。后来在湍流度小于0.2%的环境中所进行的实验证实了数值计并的正确性。这对于有废热排出的热动力鱼雷等水下兵器的减阻具有实用价值。然而,加热时水边界层的  相似文献   

5.
陆昌根  沈露予 《物理学报》2018,67(21):214702-214702
三维边界层感受性问题是三维边界层层流向湍流转捩的初始阶段,是实现三维边界层转捩预测与控制的关键环节.在高湍流度的环境下,非定常横流模态的失稳是导致三维边界层流动转捩的主要原因;但是,前缘曲率对三维边界层感受性机制作用的研究也是十分重要的课题之一.因此,本文采用直接数值模拟方法研究在自由来流湍流作用下具有不同椭圆形前缘三维(后掠翼平板)边界层内被激发出非定常横流模态的感受性机制;揭示不同椭圆形前缘曲率对三维边界层内被激发出非定常横流模态的扰动波波包传播速度、传播方向、分布规律、感受性系数以及分别提取获得一组扰动波的幅值、色散关系和增长率等关键因素的影响;建立在不同椭圆形前缘曲率情况下,三维边界层内被激发出非定常横流模态的感受性问题与自由来流湍流的强度和运动方向变化之间的内在联系;详细分析了不同强度各向异性的自由来流湍流在激发三维边界层感受性机制的物理过程中起着何种作用等.通过上述研究将有益于拓展和完善流动稳定性理论,为三维边界层内层流向湍流转捩的预测与控制提供依据.  相似文献   

6.
选择典型高速流动条件,基于线性稳定性理论研究了不同前缘几何特征对典型大后掠角平板钝三角翼外形高速边界层流动稳定性及转捩的影响.研究表明,椭前缘(截面为椭圆)形状的变化仅影响前缘附近的流场特征和边界层流动稳定性;前缘截面长短轴比(形状因子)变大,前缘形状变尖,则横流速度变大,扰动波增长率变大;对于横流模态和第1模态,不同...  相似文献   

7.
高超声速边界层流动转捩研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
针对高超声速飞行器前体预压缩性所需求的气动构型,开展了具有-级压缩效果的压缩面边界层的流动稳定性分析.采用有限体积法数值求解NS方程组得到基本流场,应用当地局部平行流假设和线性稳定性理论求解了扰动波参数的特征值问题.分析了来流马赫数M=6情况下二维扰动波的演化规律,并进-步关联扰动的空间放大率,结合EN方法进行了转捩预测.  相似文献   

8.
采用γ-Reθt横流转捩拓展模型对NLF (2)-0415无限展长后掠机翼进行数值模拟,重点分析来流雷诺数、机翼表面粗糙度及后掠角对边界层横流不稳定性的影响.研究发现γ-Reθt横流转捩拓展模型能够准确预测边界层定常横流不稳定转捩,计算结果与试验数据吻合较好.结果表明来流雷诺数越大、机翼表面越粗糙,横流转捩位置越靠前;随着机翼后掠角的增加,转捩位置先前移随后逐渐靠后.  相似文献   

9.
随着飞行速域与空域的不断拓展,高超声速高焓边界层中的热化学非平衡(thermochemical non-equilibrium, TCNE)效应深刻影响了流动转捩过程。近年来,在第2模态下游区域出现的不稳定超声速模态引起了学者们的关注。超声速模态是指在边界层外缘处的相对Mach数大于1的模态,其传播速度快于远场的声波。采用线性抛物线稳定性方程(parabolized stability equations, PSE)理论研究了Mach数为20、半顶角为6°的尖楔绕流条件下超声速模态的临界壁温。研究发现,壁温越低,越容易出现不稳定的超声速模态。进而,探讨了平板边界层流动中不同Mach数条件下的超声速模态和扰动发展形式,发现Mach数增大,第2模态出现越早且最大增长率降低,N的峰值减小。在30 km的高空来流Mach数超过某个临界值时,扰动增长率和超声速模态的发展形式明显不同。  相似文献   

10.
针对展向凹槽和泄流孔对高超声速钝平板边界层转捩的影响,在中国空气动力研究与发展中心F2 m激波风洞(FD-14A)开展了试验及初步的计算与理论研究.试验的来流马赫数为6、单位雷诺数为3.3×107/m,平板的前缘半径为1 mm,攻角为–4°.在距平板前缘110 mm处布置三组不同的二维展向凹槽,凹槽的宽度与深度分别为凹槽1(2.5 mm,1 mm)、凹槽2(3.75 mm,1.5 mm)、凹槽3(5 mm,2 mm),同时凹槽1的两端可以打开泄流孔,记为凹槽4,不含凹槽时的光滑平板情况记为凹槽5或平板.采用热流传感器测量了不同情况下平板中心线的热流分布,测量结果显示,光滑平板情况在x≈340 mm处开始转捩,在x≈425 mm处转捩接近完成.凹槽导致平板边界层的转捩位置提前,且随着凹槽宽度及深度的增加,对转捩的促进作用增强,转捩位置向上游移动.凹槽1增加泄流孔后(凹槽4)其热流分布及转捩位置与光滑平板情况基本一致.边界层流动完全转捩为湍流后,各情况下的热流差别较小,表明不同规格的凹槽只影响转捩过程中的热流分布,对转捩完成后的湍流壁面热流影响较小.数值计算(CFD)结果显示,泄流孔导致了被动抽吸,试验结果显示凹槽两端的泄流孔抽吸效应抵消了凹槽对平板中心线边界层转捩的促进作用.采用线性稳定性理论(LST)及最优扰动方法分析了光滑钝平板情况的流动失稳机制.LST结果显示,本文平板流动不存在Mack第一模态、第二模态失稳,因此传统的模态失稳机制无法解释试验中观测到的转捩现象.最优扰动计算显示,平板流动存在较强的非模态失稳,可以定性解释观测到的转捩现象.  相似文献   

11.
In the present paper, we report on the results of a combined experimetal and numerical study of the laminar-turbulent transition at Mach number 5.95 in the boundary layers of 7-deg cones with a small nose-tip bluntness radius (down to 1.5 mm). The tip temperature of the model was varied in the range from 90 to 440 K. It was confirmed that the small nose-tip bluntness substantially shifts the position of the transition in downstream direction. This effect was also retained in testing the models with local heating/cooling of the cone tip. It is shown that for the experimental conditions implemented in the Transit-M wind tunnel, ITAM SB RAS, the local heating of blunt cone tips exerts almost no influence on the position of the transition. The local cooling of the cone tip with R = 1.5 mm leads to a shift of the transition position in upstream direction.  相似文献   

12.
刘宜华  马小丁  梅良模 《物理学报》1990,39(12):2005-2010
成功地制成了FeSi/Si非晶态成分调制膜,固定Si层厚度,系统改变FeSi层厚度dm发现,随dm下降,饱和磁化强度Ms单调减小,这主要是死层效应的贡献,OK下死层厚度约为5.8?,随dm减小,调制膜逐渐由三维磁性转变为二维磁性,表现为出现低磁滞和无磁滞效应,线性的Ms(T)-T关系和Curie温度Tc的单调下降,Tc满足如下关系:△Tc关键词:  相似文献   

13.
尚庆  沈清 《气体物理》2018,3(2):39-46
为研究转捩与湍流对激波边界层干扰及底部流动结构的影响,文章选取了二维与三维高超声速双斜面进气道模型与大钝头着陆器模型,并使用γ-Reθ转捩模型开展数值模拟研究.研究表明,对于二维进气道模型,随着前缘钝度的增加,激波边界层干扰位置前移,分离区变大,与层流流动情况相比,有转捩流动发生时,激波边界层干扰位置后移,同时分离流动强度变弱,分离区缩小;对于三维进气道模型,其拐角附近的分离流动呈现明显的三维特征,转捩流动也存在三维流动结构,与静风洞状态相比,噪音风洞状态下,有转捩流动发生,对壁面热流影响较大,对激波系影响很小.对于着陆器模型,底部流动发生转捩,使得底部流动由不稳定非定常的流动结构变为稳定定常的流动结构,这有益于姿态控制设计.   相似文献   

14.
潘宏禄  马汉东  王强 《计算物理》2008,25(5):549-554
用大涡模拟方法对Mach数3.0下的压缩拐角激波/湍流边界层干扰问题进行数值研究.对拐角上游平板区域边界层转捩及湍流进行模拟,设定平板区域长度,使得转捩过程于平板区域发生并充分完成,从而在拐角处产生激波/湍流边界层相互干扰,研究激波/湍流边界层的作用机理.研究表明:流场能够在非定常扰动激励下迅速转捩,并于平板区发展为完全湍流;湍流边界层与激波相互作用过程中,拐角附近分离区较层流情况明显减小;展向不同区域分离区大小差异较大,局部区域分离现象消失.  相似文献   

15.
A hybrid CFD/characteristic method(CCM) was proposed for fast design and evaluation of hypersonic inlet flow with nose bluntness, which targets the combined advantages of CFD and method of characteristics. Both the accuracy and efficiency of the developed CCM were verified reliably, and it was well demonstrated for the external surfaces design of a hypersonic forebody/inlet with nose bluntness. With the help of CCM method, effects of nose bluntness on forebody shock shapes and the flowfield qualities which dominate inlet performance were examined and analyzed on the two-dimensional and axisymmetric configurations. The results showed that blunt effects of a wedge forebody are more substantial than that of related cone cases. For a conical forebody with a properly blunted nose, a recovery of the shock front back to that of corresponding sharp nose is exhibited, accompanied with a gradually fading out of entropy layer effects. Consequently a simplification is thought to be reasonable for an axisymmetric inlet with a proper compression angle, and a blunt nose of limited radius can be idealized as a sharp nose, as the spillage and flow variations at the entrance are negligible, even though the nose scale increases to 10% cowl lip radius. Whereas for two-dimensional inlets, the blunt effects are substantial since not only the inlet capturing/starting capabilities, but also the flow uniformities are obviously degraded.  相似文献   

16.
杜晓雷  吕燕伍  江潮 《发光学报》2014,35(5):513-518
采用气相沉积法制备了WSe2二维纳米材料,对其低温光致发光谱进行了研究。结果表明:随着WSe2层数的增加,其光致发光强度单调下降;当WSe2层数从单层增加为双层时,其发光强度急剧下降,表明其能带结构已从直接带隙转变为间接带隙。进一步研究了双层WSe2的变温光致发光谱,发现随着温度的升高,双层WSe2发光峰中A峰峰位的变化基本符合半导体带隙的温度变化规律,而I峰峰位红移与温度基本成线性关系,表明双层WSe2同时存在间接和直接跃迁,且直接跃迁和间接跃迁特性不同。  相似文献   

17.
The direct numerical simulation of receptivity, instability and transition of hypersonic boundary layers requires high-order accurate schemes because lower-order schemes do not have an adequate accuracy level to compute the large range of time and length scales in such flow fields. The main limiting factor in the application of high-order schemes to practical boundary-layer flow problems is the numerical instability of high-order boundary closure schemes on the wall. This paper presents a family of high-order non-uniform grid finite difference schemes with stable boundary closures for the direct numerical simulation of hypersonic boundary-layer transition. By using an appropriate grid stretching, and clustering grid points near the boundary, high-order schemes with stable boundary closures can be obtained. The order of the schemes ranges from first-order at the lowest, to the global spectral collocation method at the highest. The accuracy and stability of the new high-order numerical schemes is tested by numerical simulations of the linear wave equation and two-dimensional incompressible flat plate boundary layer flows. The high-order non-uniform-grid schemes (up to the 11th-order) are subsequently applied for the simulation of the receptivity of a hypersonic boundary layer to free stream disturbances over a blunt leading edge. The steady and unsteady results show that the new high-order schemes are stable and are able to produce high accuracy for computations of the nonlinear two-dimensional Navier–Stokes equations for the wall bounded supersonic flow.  相似文献   

18.
The transition location of a boundary layer depends on the amplitude and characteristic of initial disturbances. The larger the amplitude and the amplification rate of the initial disturbances are,the more upstream the transition location is. However,the environment surrounding the flying vehicle is variable,so the amplitude and characteristic of the disturbances triggered in the boundary layer through receptivity are also variable. In this paper,how the transition location varies in response to the variation of the initial disturbance amplitudes is studied by using direct numerical simulation. The results show that if the initial disturbance amplitudes become smaller,the transition location moves downstream correspondingly,but there is a time delay compared to the time of arrival of the disturbances with reduced amplitudes. Moreover,the speed of moving downstream is appreciably lower than the propagation speed of the disturbances. On the other hand,if the amplitudes of the initial disturbances recover their original value,the transition would immediately take place whenever the disturbances reach the former transition location,but the laminar flow between the new and old transition locations would not become turbulent immediately. Theoretical explanations are provided based on the transition mechanism found by our group.  相似文献   

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